《廈門大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)第12章生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化ppt課件》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《廈門大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)第12章生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化ppt課件(43頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第十二章 生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化,充滿生機(jī)的動(dòng)態(tài)地球,鶴的故鄉(xiāng)”扎龍自然保護(hù)區(qū),藏羚羊在可可西里,大豐麋鹿保護(hù)區(qū),北極熊,極端環(huán)境下的生物(1,1 格陵蘭冰川下沉睡12萬年細(xì)菌,2 深?;鹕娇谌棠透邷氐募?xì)菌,3 紅海鹽灘上的耐鹽細(xì)菌,極端環(huán)境下的生物(2,6沙漠中最強(qiáng)悍細(xì)菌,4 美國加州金礦毒液中的耐酸細(xì)菌,5 地球上抗輻射能力最強(qiáng)的生物,極端環(huán)境下的生物(3,生物圈最大的生態(tài)系統(tǒng),進(jìn)行著生命過程的地球表面外殼,地球上有生命的那一部分; 生物圈的范圍:水圈、巖石圈上部、大氣圈下部(上下10km); 地球上所有生物,包括人,及其生存環(huán)境的復(fù)合體,生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成,生態(tài)系統(tǒng),非生物環(huán)境,生物有機(jī)體,消費(fèi)者,
2、分解者,生產(chǎn)者,生產(chǎn)者:能進(jìn)行光合作用的各種綠色植物、藍(lán)綠藻和某些細(xì)菌,又稱為自養(yǎng)生物,消費(fèi)者:以其他生物為食的各種動(dòng)物(素食動(dòng)物、肉食動(dòng)物、雜食動(dòng)物和寄生動(dòng)物等)。這些直接或間接依賴于綠色植物的生物屬于異養(yǎng)型生物,分解(還原)者:分解動(dòng)植物殘?bào)w、糞便和各種有機(jī)物的細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、蚯蚓和禿鷲等食腐動(dòng)物。分解者和消費(fèi)者都是異養(yǎng)生物,生產(chǎn)者與各級(jí)消費(fèi)者,次級(jí)消費(fèi)者,高級(jí)消費(fèi)者,第三營養(yǎng)級(jí),第四營養(yǎng)級(jí),濕地食物鏈,水生植物是初級(jí)生產(chǎn)者; 各種無脊椎動(dòng)物、魚類、嚙齒動(dòng)物和鳴禽吃植物,也吃無脊椎動(dòng)物; 蒼鷺和白鷺主要是食肉的,鴨和鷸是雜食的。鼩主要吃無脊椎動(dòng)物; 鸮類(貓頭鷹)和鷹類是最高消費(fèi)者,
3、溫帶草原生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng),北極地區(qū)食物網(wǎng),生態(tài)金字塔示意圖,生態(tài)金字塔,由于能量每經(jīng)過一個(gè)營養(yǎng)級(jí)時(shí),被凈同化的部分都要大大少于前一營養(yǎng)級(jí)(大約10)。當(dāng)營養(yǎng)級(jí)由低向高推進(jìn)時(shí),每一級(jí)的個(gè)體數(shù)目、生物量或所含能量就呈塔型分布,稱生態(tài)金字塔,生態(tài)系統(tǒng)的組織化,生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)自我調(diào)控、自我反饋、自我維持的組織化信息系統(tǒng); 生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化的總趨勢是復(fù)雜性和有序性增加:生物多樣性和結(jié)構(gòu)層次增加,能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)復(fù)雜化; 能量與信息從組織化低的生物向組織化高的生物傳遞和轉(zhuǎn)移,競爭與共存,具有相同或相似需求的物種之間常因有限的資源(食物、營養(yǎng)物、配偶等)和生存空間展開激烈的競爭; 競爭的結(jié)局: 強(qiáng)者取代弱者; 各方或
4、一方發(fā)生進(jìn)化改變,降低競爭強(qiáng)度,協(xié)同進(jìn)化與共存,物種進(jìn)化受到生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)其它物種和非生物環(huán)境的雙重制約; 相關(guān)物種的進(jìn)化改變都以不造成對方繁衍中斷為前提,否則雙方都不能生存,紅王后假說” 與 “逆水行舟,不進(jìn)則退,生態(tài)系統(tǒng)在時(shí)間尺度上的變化,短時(shí)間尺度上的變化:小周期; 中等時(shí)間尺度上的變化:生態(tài)演替; 長時(shí)間尺度上的變化:生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化,中等時(shí)間尺度上的變化:生態(tài)演替,隨著時(shí)間的延伸若干植物群落依次替代,最后達(dá)到穩(wěn)定的演替頂級(jí)狀態(tài); 從幼期到成熟期,生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜、生物多樣性增多、生態(tài)功能完善,穩(wěn)定性增加,群落演替 I 湖泊演替為森林,長時(shí)間尺度上的變化:生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化,生態(tài)系統(tǒng)大尺度
5、的進(jìn)化不可逆,包括地圈變化; 復(fù)雜性和有序性增加,內(nèi)部穩(wěn)定性加大,外界對生態(tài)系統(tǒng)的影響達(dá)到最小,生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化的動(dòng)力,環(huán)境變遷(災(zāi)變):全球溫度下降或上升,海平面變化,氧氣含量升高,小行星撞擊等; 新物種(類群)出現(xiàn):魚類、兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類、人類,地質(zhì)史上生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化的主要階段,原始生態(tài)系統(tǒng):約3830億年前。原始大氣圈、原始海洋、太陽輻射、原始異養(yǎng)生物等; 無機(jī)小分子 有機(jī)小分子 生物大分子 與外界分隔的有機(jī)多聚體 能自我復(fù)制 的有機(jī)多聚體(原始細(xì)胞,地球太陽系中唯一的綠洲,1953年米勒模仿原始大氣以無機(jī)物合成小分子有機(jī)物,海底“煙囪”是有機(jī)生命體的搖籃,土衛(wèi)二”間歇泉不斷向太空
6、噴水,2007年3月12日美國宇航局宣布:在“土衛(wèi)二”發(fā)現(xiàn)間歇泉不斷噴射水柱和冰狀顆粒,其地下可能存在液態(tài)水。從而證實(shí), “土衛(wèi)二”具備生命發(fā)生和生存的三大要素:穩(wěn)定的熱源、有機(jī)物和液態(tài)水,初級(jí)生態(tài)系統(tǒng),約3815億年前,太古代元古代; 原核單胞異養(yǎng)厭氧菌出現(xiàn)并逐漸興盛,演化出光合細(xì)菌和藍(lán)藻(菌); 真核細(xì)胞出現(xiàn),多細(xì)胞生物出現(xiàn),動(dòng)、植物分化; 氧含量增加,海水溫度上升,海水無機(jī)鹽濃度提高; 系統(tǒng)由生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者構(gòu)成,更加協(xié)調(diào)與穩(wěn)定,次級(jí)生態(tài)系統(tǒng),15億年前以來; 世界氣候變暖,大氣層中的氧含量接近、達(dá)到現(xiàn)代水平,臭氧層出現(xiàn); 植物和動(dòng)物陸續(xù)登陸,被子植物和哺乳動(dòng)物誕生并迅速發(fā)展,人工
7、生態(tài)系統(tǒng),600700萬年前人類誕生; 近代人類用自己的智慧和創(chuàng)造的工具對自然界施加越來越大的影響,乃至破壞自然界億萬年來形成的生態(tài)系統(tǒng); 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),人工林生態(tài)系統(tǒng),水庫生態(tài)系統(tǒng),城市生態(tài)系統(tǒng)等,生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化趨勢,復(fù)雜程度逐步提高; 物質(zhì)能量利用率逐步提高; 占據(jù)空間逐步擴(kuò)展; 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的空間逐步被占用,位于亞利桑那州荒漠中的“生物圈2”號(hào)綜合研究系統(tǒng),生物圈2號(hào)人類尋找“諾亞方舟,1993年1月,美國亞利桑那州荒漠中建起占地1.28hm2與世隔絕的 “生物圈2號(hào)”,包括熱帶雨林、熱帶草原、海洋、沼澤、沙漠、農(nóng)業(yè)區(qū)、人類居住區(qū),約有4 000種生物; 在封閉的“生物圈2號(hào)”中農(nóng)作物秸稈作為動(dòng)物的飼料,動(dòng)物產(chǎn)出的肉、蛋、奶及作物產(chǎn)品供人類食用。死亡動(dòng)植物和人、動(dòng)物的排泄物經(jīng)分解后返還農(nóng)田。生活廢水經(jīng)處理后循環(huán)利用。氧氣由植物提供,呼出的CO2由植物吸收; 住入4男4女1年多后發(fā)現(xiàn),“生物圈2號(hào)”內(nèi)部的溫度過高,CO2的含量猛增,O2減少,不足以維持人和動(dòng)物的生存。19種脊椎動(dòng)物死亡,除蟑螂、蟋蟀和螞蟻外,其余昆蟲也全部死亡??坷ハx傳粉的植物也滅絕,實(shí)驗(yàn)以失敗告終,人類與環(huán)境